2021年地球日:模拟促进可持续发展

工程师们明白，他们设计和模拟的单个组件是更大组件的一部分，这些组件是更大系统的一部分，也是生态系统的一部分。一切都是相互联系的，一个组件依赖于另一个组件，以确保最终产品满足需求并按预期工作。这与我们自己的环境和可持续发展目标的相似之处是显而易见的。我们都必须尽自己的一份力量来改善我们的环境，工程师处于一个具有深远影响的位置。

这地球日，让我们考虑一下如何模拟让我们的客户创造的产品能够减少我们的碳足迹，提高我们的能源效率，促进替代万博网能源的发展，并了解我们使用的材料对环境的影响。下面是工程师们如何尽自己的一份力量让我们的世界变得更美好的几个例子。

Climeworks的创始人Christoph Gebald(左)和Jan Wurzbacher在Climeworks工厂前。Julia Dunlop摄

模拟改变了气候变化方程

大气中过量的二氧化碳(CO2)会吸收热量，导致地球变暖，改变天气模式。那么为什么不直接去除多余的二氧化碳呢?这并不容易。二氧化碳的浓度只有百万分之400，它的弥散性非常强，这使得捕捉二氧化碳既繁琐又困难，而且到目前为止还相当昂贵。

瑞士公司Climeworks正通过其二氧化碳去除解决方案来应对这些挑战。该公司开发了一种商业上可行的、基于过滤器的直接空气捕获(DAC)技术。通过访问Ansys仿真软件万博作为合作伙伴万博Ansys启动程序， Climeworks提高了DAC工厂的过滤能力，简化了设施的能耗，并减少了机械负荷循环下的疲劳和故障风险。

了解公司所做的一切努力从空气中去除二氧化碳并将其永久储存在地下，以及他们对模拟的使用。

Lightyear的工程师正在使用Ansys仿真解决方案来设万博计Lightyear One太阳能汽车的结构、空气动力学、电磁和热性能。图片由光年提供

Ansys创业计划的另一个成员Lightye万博ar正在革新环保汽车的概念，用太阳能电池建造车顶。这家总部位于荷兰赫尔蒙德的汽车公司正在从零开始设计“光年一号”汽车，包括轻型铝和碳纤维底盘、四个轮毂电机、动力系统和太阳能车顶万博Ansys机械，万博Ansys流利和万博Ansys基于分析五座汽车的结构、气动、电磁和热性能。

在这里了解整个故事来看看Lightyear是如何从一个连续四次赢得普利司通世界太阳能挑战赛的学生工程团队Solar Team Eindhoven，发展到今年年底接受订单交付的初创公司。

说到竞争，看看是如何进行的空中竞赛E这是首个全电动飞机比赛系列，将成为新技术的试验台，这些新技术将塑造更可持续的航空未来。Air race E认识到，模拟是让这些飞机在第一场比赛中及时到达起跑线的唯一可行方法，因此与Ansys合作，使参赛团队能够访问他们所需的模拟工具组合-从系统和嵌入式软件到电磁学，流体和机械。万博

整车阻力敏感性及优化区域选择(1);侧镜，2。3、一根柱子;空气坝，4级。车尾灯)。图片由上汽大众提供

当然，老牌公司也在使用模拟来创造更可持续的产品。万博网上海上汽大众(SAIC Volkswagen)的工程师正在使用Ansys Fluent Adjoint万博 Solver来减少汽车的阻力，从而提高能源效率。工程师们使用Fluent来深入了解特定阻力敏感区域，然后专注于寻找减少这些特定区域阻力的方法。

了解上汽大众工程师如何使用Fluent伴随求解器在数小时而不是数天内解决空气动力学优化挑战，使他们能够在分配的时间内执行更多的模拟。

实现能源效率的可持续承诺

新的应用正在扩大替代能源的使用，有望降低碳排放。例如，氢可以直接用于燃料电池的无碳动力，或在燃气轮机它的高能量密度、较高的自燃温度和稀薄燃烧能力受到青睐。仿真有助于使这些应用成为可能。

在发动机中燃烧氢气会带来一些挑战，包括闪回、声音不稳定、自燃和燃烧器内的火焰保持。了解工程师如何应对这些挑战通过高保真度和经过验证的尺度解析湍流模型、燃烧模型和快速瞬态数值。

通过强制引风机、空气预热器、空气静压室和燃烧器的燃烧空气压力轮廓。图片由尾水技术咨询有限责任公司提供

新的应用令人兴奋，但要提高现有能源的效率还有很多工作要做。例如，模拟使石油和天然气行业能够提高效率并减少燃烧加热器的排放。在燃烧的加热器中，热能通过燃料(气体、油或两者)的燃烧释放出来，然后通过辐射管和对流管转移到工艺流体中。然而，燃烧提供的所有能量并没有转移到管道中;因此，燃烧加热器是石油和天然气工业中主要的能源消费者。提高加热器的效率可以降低能耗，从而降低运行成本。

了解Ansys Fl万博uent如何让工程师可视化燃烧加热器的设计细节，使他们能够提高效率并减少排放。

并非所有的能源改进在技术上都如此复杂。在非洲喀麦隆的农村地区，无国界工程师组织的志愿者正在使用Ansys Fluent和spacecclaim开发一种易于建造、安装和维护的简化水轮机。万博雨季丰富的流水激发了他们的灵感，他们发明了卡普兰水力涡轮机，将其放置在流水中。水带动叶轮发电。

看看工程师们是如何使用Fluent和spacecclaim来修改涡轮的为了提高它的效率，增加它的功率输出，同时处理淤泥堆积和其他挑战。

确保下一代工程师的材料问题

气候挑战、保护、修复和污染都不是一朝一夕就能解决的问题。这些问题需要持续关注，以确保应用最新和最好的技术来解决这些问题。因此，培养下一代工程师至关重要。

一个快速发展的领域是物资信息管理。材料对于开发可持续产品的每一步都至关重要——从确定产品是否可以有效地制造以减少浪费，到使用有助于减少燃料消耗的轻质材料，再到确保它们万博网可以回收利用。所有公司都需要材料数据来帮助他们达到严格的环境标准，以及他们自己的减少废物和节约成本的目标。

万博Ansys Granta产万博网品已开发超过25年，使您能够捕获，保护和利用您组织的材料智能。

万博Ansys Granta提供一系列材料信息管理软件，专为公司实现其内部材料智能而设计。一个解决方案,万博Ansys Granta EduPack，是一套教学资源，帮助学者加强与工程、设计、科学和可持续发展等领域的材料相关的课程。

了解Ansys如何帮万博助教育工作者培养下一代工程师物质信息管理对我们星球的未来有多重要。

技术使我们能够将互联性扩展到产品之外，并进入产品使用、维护并最终达到其生命周期结束的环境。在An万博sys，我们很自豪地分享我们的客户如何使用模拟来改善环境博客，万博Ansys的优势杂志像这样的事件模拟世界．订阅更多模拟故事。

有关地球日和全年活动的更多信息，请访问EarthDay.org．